SU810760A1

SU810760A1 - Fuel emulsion

Info

Publication number: SU810760A1
Application number: SU782680822A
Authority: SU
Inventors: Вера Ивановна Лысенко; Владимир Григорьевич Беденко; Наталья Алексеевна Панькина
Original assignee: Предприятие П/Я А-1785
Priority date: 1978-10-31
Filing date: 1978-10-31
Publication date: 1981-03-07

Description

(54) ТОПЛИВНАЯ ЭМУЛЬСИЯ(54) FUEL EMULSION

Изобретение относитс к топливным эмульси м, используемым в двигател х внутреннего сгорани .This invention relates to fuel emulsions used in internal combustion engines.

Известна топливна эмульси на основе углеводородного топлива с добавлением воды и эмульгатора - неионогенного поверхностно-активного вещества (НПАВ).A hydrocarbon-based fuel emulsion with the addition of water and an emulsifier, a non-ionic surfactant, is known.

В качестве НПАВ цо данному способу берут твин-80 и пентол в соотношении 1 : 2 и ОП-4 и пентол в соотношении 1 : 3 в количестве 5-15 об. % в расчете на заэмульгированную воду. Количество воды в иредложенной эмульсии составл ет 5-65%. Агрегативна устойчивость водно-бензиновых эмульсий составл ет год. Така агрегативна устойчивость вполне достаточна дл практического использовани эмульсионного топлива в двигател х внутреннего сгорани (ДВС). Седиментационна устойчивость этих эмульсий следующа : за 3 ч концентраци 20%-ной эмульсии с 5 и 10 об. % ПАВ уменьшаетс соответственно на 8-10 и 1 -1,5%. Такие показатели седиментащионной устойчивости недостаточны при нрзких концентраци х ПАВ дл применени эмульсий в две. Седиментаци капель водь1 вызывает неравномерность ее подачи в камеру ргоранч , ртрицателЬ|НО сказываетс на всей {заботе ДВС. Кроме того, в рассмотренной работе расход эмульгатора,As a nonionic surfactant, this method takes twin-80 and pentol in a ratio of 1: 2 and OP-4 and pentol in a ratio of 1: 3 in an amount of 5-15 vol. % based on emulsified water. The amount of water in the emulsion applied is 5-65%. The aggregative stability of water-gasoline emulsions is a year. Such aggregative stability is quite sufficient for practical use of emulsion fuel in internal combustion engines (ICE). The sedimentation stability of these emulsions is as follows: for 3 hours the concentration of a 20% emulsion with 5 and 10 vol. The% surfactant is reduced by 8-10 and 1-1.5%, respectively. Such indicators of sedimentation stability are insufficient at low concentrations of surfactants for using emulsions in two. The sedimentation of water drops causes the irregularity of its supply to the chamber of the rotor, the rhythm | BUT affects the whole {care of the ICE. In addition, in the considered work, the consumption of emulsifier,

особенно при высоких концентраци х воды в эмульси х, велик и дл эмульсии со средней концентрацией (40%), как минимум, составл ет 2 льг/ШО мл. Основным компонентом в составе предлагаемого эмульгатора вл етс пентол - дорогое и дефицитное ПАВ, использующеес в парфюмерной промышленности.especially at high concentrations of water in the emulsions, it is also great for an emulsion with an average concentration (40%), at a minimum of 2 pg / ml. The main component in the composition of the proposed emulsifier is pentol - an expensive and scarce surfactant used in the perfume industry.

Более близкой к предложенной топливной эмульсии по составу вл етс топливна эмульси на основе углеводородного топлива с добавлением воды, эмульгатора и присадок , улучшаюших эксплуатационные свойства топлива 2.Compared to the proposed fuel emulsion in composition is a fuel emulsion based on hydrocarbon fuel with the addition of water, an emulsifier and additives that improve the performance properties of the fuel 2.

Недостатком известной эмульсии вл етс относительно невысока ее устойчивость и значительное количество эмульгатора. (более 5%).A disadvantage of the known emulsion is its relatively low stability and a significant amount of emulsifier. (more than 5%).

Целью изобретени Я1вл етс повышение устойчивости эмульсии и уменьшение расхода эмульгатора.The aim of the invention is to increase the stability of the emulsion and reduce the consumption of the emulsifier.

Поставлен1|а цель достигаетс тем, что топливна эмульси на основе углеводородного топлива с добавлением воды, эмульгатора присадки, в качестве последней содержит соль карбоноврй кислоть общей формуль ()зМе, где R C9-€21; , Сг при следующе}|1 сротнощении крмпоиентрв, Вода1-40 Эмульгатор0,05-5,0 Соль карбоновой кислоты обще формулы (НСОО)зМе0,,5 Углеводородное топливоОстальное . В качестве неионогенного эмульгатора берут индивидуальные вещества, фракции или их смеси: эфиры многоатомных спиртов и карбоновых кислот, полиэтнленгликолевые эфиры высщих спиртов, кислот, алкилфенолов , алкилполипропиленгликолей и др., блок-сополимеры, а также алкиламины, алкилоламины , алкилоламиды, комплексы анионных и катноиных ПАВ и др. Приготовление эмульсий вода - топливо провод т во всех примерах следующим образом. Необходимое количество эмульгатора раствор ют в углеводороде или в воде. Углг водородную и водную фазы в указанных пропорци х помещают дл диспергировани в термостатированный сосуд ультразвукоВли ние добавки пальмитиновокислог 10 %-ных водно-бензиновых эмульсий НПАВ различнThe goal is set: | the goal is achieved by the fact that a fuel emulsion based on hydrocarbon fuel with the addition of water, an emulsifier additive, as the latter contains the salt carboxylic acid of the general formul () rMe, where R C9- € 21; , Cr at the next} | 1 in the group of enterprises, Voda1-40 Emulsifier0.05-5.0 The carboxylic acid salt is of the general formula (HCOO) zMe0,, 5 Hydrocarbon fuelEverything else. Individual substances, fractions or their mixtures are used as a non-ionic emulsifier: esters of polyatomic alcohols and carboxylic acids; Surfactants and others. The preparation of water-fuel emulsions is carried out in all examples as follows. The required amount of emulsifier is dissolved in a hydrocarbon or in water. The hydrogen and water phases in the indicated proportions are placed for dispersion in a thermostated vessel and ultrasound. The effect of the addition of palmitic acid to 10% water-gasoline emulsions of nonionic surfactants

Как следует из табл. 1, добавка пальмитиновокислого железа (П1) действует универсально: в ее присутствии неионогенные поверхностно-активные вещества различной химической природы (п. 1-4), в том числе и смесь НПАВ (п. 1),стабилизируют водобензиновые эмульсии в несколько раз эффективнее (в 3-30 раз). Необходимо отметить, что пальмитиновокислое желе5 10 15 20 25 As follows from the table. 1, the addition of palmitic acid iron (P1) is universal: in its presence nonionic surfactants of various chemical nature (p. 1-4), including a mixture of nonionic surfactants (p. 1), stabilize water-gasoline emulsions several times more efficiently ( 3-30 times). It should be noted that palmitic acid 5 10 15 20 25

зо без НПАВ (п. 5) не вл етс сильным стабилизатором обратной эмульсии и поэтому рекомендуетс только как добавка. Оптимальна концентраци соли дл каждого НПАВ в зависимости от концентрации НПАВ и воды в эмульсии различна и находитс в пределах в расчете на вес НПАВ (см. также примеры 2-3). Пример 2. вого диспергатора УЗДН-1 У4.2 и при частоте 35 кГц в течение 2 мин провод т диспергирование . Образовавщуюс эмульсию переливают в градуированную пробирку иа 10 мл и наблгодают за устойчивостью эмульсии . За меру седиментационной устойчивости принимают врем до начала визуально наблюдаемого изменени концентрации в объеме эмульсии, а также в некоторых случа х измеиение концентрации воды в верхпем слое толщиной 1 см за 3 ч (как в работе Калюжной с соавторами). Визуальные иаблюдени коррелируют с пикнометрическим оиределением концентрации эмульсий. Устойчивость эмульсий к коалесценции высока и во всех приведенных примерах около мес ца. Дисиерсиый состав эмульсий, определенный с помощью микроскопа МБИ-6, во всех случа х был лочти одинаков, диаметр капель ВОДЬ составл л 1-2 мкм. Дл сравнени привод тс результаты испытаний НПАВ без добавки металлических мыл. Пример 1. Таблица 1 железа (Ш) на устойчивость ( бензин А-72), стабилизированных й природы.Zero without nonionic surfactants (p. 5) is not a strong inverse emulsion stabilizer and therefore is recommended only as an additive. The optimal salt concentration for each nonionic surfactant is different depending on the concentration of nonionic surfactants and water in the emulsion and is within the limits of the weight of nonionic surfactants (see also examples 2-3). Example 2. UZDN-1 U4.2 disperser and dispersion at a frequency of 35 kHz for 2 minutes. The resulting emulsion is poured into a 10 ml graduated test tube and observed for the stability of the emulsion. The measure of sedimentation stability is taken as the time before the beginning of the visually observed change in concentration in the emulsion volume, and also in some cases, the change in the concentration of water in the upper layer 1 cm thick over 3 hours (as in the work of Kaluzhnai et al.). Visual observations correlate with the pycnometric determination of the emulsion concentration. The stability of the emulsions to coalescence is high and in all the examples given is about a month. The diversified composition of the emulsions, determined using an MBI-6 microscope, was the same in all cases, the diameter of the WATER droplets was 1-2 µm. For comparison, the results of testing nonionic surfactants without the addition of metallic soaps are given. Example 1. Table 1 of iron (III) for stability (gasoline A-72), stabilized by nature.

Устойчивость 10 % -ной эмульсии воды в бензине А-72. Эмульгатор - смесь сорбитана С и пальмитиновокислого хрома (III)Stability of a 10% water emulsion in A-72 gasoline. Emulsifier - a mixture of sorbitan C and chromium (III) palmitate

Как видно из табл. 2, при содержании пальмитиновокислого хрома в смеси его с сорбитаном С от 4,2 до 33%, устойчивость эмульсии увеличиваетс от 0,05- до 0,1- 12 ч (в 2-120 раз), т. е. добавка металлического мыла весьма эффективна. Подбором оптимального соотношени НПАВ - металлическое мыло можно значительно увеличить устойчивость эмульсии нри уменьУстойчивость 10 9о -ной эмульсии воды в бензине А-72. Эмульгатор - смесь эмульгатора Т-2 и стеариновокислого хрома (U1) По данным табл. 3 добавление к эмуль- Ю гатору Т-2 даже вес. % стеа.рата xipOMa (И) увеличивает седиментационную устойчивость эмульсии воды в бензине от 0,2 до 4 ч. Оптимальное количество добавки в рассматриваемом случае составл ет 5 вес. %, 15 As can be seen from the table. 2, when the content of chromium palmitic acid in a mixture with sorbitan C is from 4.2 to 33%, the stability of the emulsion increases from 0.05 to 0.1-12 hours (2-120 times), i.e. the addition of metallic soap very effective. By selecting the optimal ratio of nonionic surfactants - metallic soap, it is possible to significantly increase the stability of the emulsion, while reducing the stability of the 10 9 ° emulsion of water in gasoline A-72. Emulsifier - a mixture of emulsifier T-2 and chromium stearinate (U1) According to table. 3 addition to the emulsion of Yu-gator T-2 even weight. % stearate xipOMa (I) increases the sedimentation stability of the water emulsion in gasoline from 0.2 to 4 h. The optimal amount of additive in this case is 5 wt. %, 15

ТаблицаTable

шении обш,его расхода эмульгатора. Например , устойчивость 4- ч можно достичь при содержании металлического мыла в эмульгаторе 6 вес. % и общем расходе эмульгатора 0,8 г/100 мм или при содержании мыла в эмульгаторе 13 вес. % и общем расходе эмульгатора 0,3 г/100 мл.shheni sheath, its consumption of emulsifier. For example, the stability of 4 hours can be achieved when the content of metal soap in an emulsifier is 6 wt. % and the total consumption of the emulsifier 0.8 g / 100 mm or when the content of soap in the emulsifier 13 weight. % and total emulsifier consumption 0.3 g / 100 ml.

Пример 3.Example 3

Таблица 3 при дальнейшем увеличении содержани тристеарата хрома в составе смеси с Т-2 стабильность эмульсии несколько снижаетс . П р и м е р 4 (6 : 1 повесу). Таблица 4 Устойчивость эмульсии вода - бензин А-72 различной концентрации. Эмульгатор - Спал 80 и железное (III) мыло на основе синтетических жирных кислот фракции Ci7€20. Увеличение концентрации Слана 80 в 10%-ной змульсии вода- бензин от 0,5 до 4,3 г/100 мл привод ит к повышению устойчивости от нескольких минут до 0,5 ч, в то врем , как замена лишь 1/7 Слана 80 на железное мыло ловышает устойчивость (цри наименьшей концентрации эмульгатора) до 3 ч. Таким образом, добавка металлического мыла в этом случае эквивалентна сокращению расхода эмульгатора в 50 раз. При концентрации воды в эмульсии 40 об. % вли ние мыла сохран етс , хот лро вл етс не так сильно; устойчивость Вли ние при водно-тоTable 3 with a further increase in the content of chromium tristearate in the mixture with T-2, the stability of the emulsion decreases slightly. PRI me R 4 (6: 1 hang). Table 4 The stability of the emulsion water - gasoline A-72 of various concentrations. Emulsifier - Slept 80 and iron (III) soap based on synthetic fatty acids of Ci7 fraction € 20. Increasing the concentration of Slan 80 in 10% water-gasoline emulsion from 0.5 to 4.3 g / 100 ml leads to an increase in resistance from several minutes to 0.5 hours, while only 1/7 of Slan is replaced 80 for iron soap is at a steady level (the lowest concentration of emulsifier) up to 3 hours. Thus, the addition of metal soap in this case is equivalent to reducing the emulsifier consumption by 50 times. When the concentration of water in the emulsion is 40 vol. The% influence of the soap is preserved, although not very strongly; sustained effect upon water

Состав эмульсии, вес.The composition of the emulsion, wt.

Вода-1Water-1

Эмульгатор (сорбнтан С) -Emulsifier (sorbntan C) -

0,0475 Топливо (бензин-А 72) до 1000,0475 Fuel (gasoline-A 72) up to 100

Claims

1. Kalyuzhna, A.M. et al. Reports of the All-Union Scientific Conference “Protection of the air basin from pollution by toxic emissions, transports, Kharkov 1177, p. 1, p. 382-395.

2.Patent UK No. 1227346 ,, cl. In 1 V, Olib. 1971 (lrotype). the mulsia increases 13 and 7 times the volume of the emulsifier 0.5 and, 8 g / 100 ml. Example 5. Table 5 Stability of a 10% emulsion of water in diesel fuel DL, stabilized by span 80 with the addition of chromium stearinate (P1). Emulsifier Concentration 1.0 vol. % The content of stearate Stability of sedimenichrome in the emulsifier, tatsnonna, h Example 6. Table and stability of th emulsion